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ETRI, AI와 의료3D프린팅 융합해 두개골성형 국제표준 주도

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ETRI, AI와 의료3D프린팅 융합해 두개골성형 국제표준 주도

환자별 맞춤형 의료 장비 개발용 국제표준안 2건 승인
AI로 영상 정밀 분할 자동 분석...설계 시간 대폭 감축
안와 뼈 500여세트 의료영상 학습/실험 데이터 개발
2018년부터 워킹그룹 신설, AI+3D프린팅 표준화 박차

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ETRI 연구진이 3D 프린터를 이용해 의료 시뮬레이션을 위한 머리뼈 모형을 들고 기술을 설명하는 모습. 왼쪽부터 ETRI 전종흥 박사, ETRI 이병남 박사. 사진=ETRI
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3D 프린터를이용해 환자별 맞춤형 이식용 기기를 제작해 부착한 예시 모습.사진=심규원 교수
국내 연구진이 인공지능(AI)과 3D 프린팅 기술을 활용해 환자별 맞춤형 의료기구를 만들 수 있는 내용을 담은 국제 표준 개발에 나섰다. 이 표준이 개발되면 국민건강 증진은 물론 관련 의료장비 산업 활성화에도 큰 도움이 될 전망이다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 지난달 25일, ‘의료 영상 기반 의료 3D 프린팅 모델링’에 대해 신규 제안한 국제 표준화 2건을 최종 승인받았다고 27일 밝혔다.

■AI이용한 의료용 3D프린팅으로 환자상황에 맞춰 인체조직 모델 등 제작

의료 3D 프린팅은 환자의 의료 영상 정보를 이용하여 수술용 의료기기와 인체삽입형 의료기기, 사전 시뮬레이션 기구 등을 환자 맞춤형으로 제작하는 기술이다. 채택된 표준화 항목에는 CT영상과 안와(眼窩) 영상을 기반으로 의료용 3D 프린터 보형물 제작에 필요한 요구사항과 제작 과정에서 필요한 인체조직별 분할 절차에 관한 내용이 담겼다.

지금까지는 환자 상태에 맞는 의료 장비를 마련하기 위해서는 오랜 시간과 노력이 요구되는 수작업을 통해 프린팅 모델을 만들어야 했다. 긴 제작 시간은 급한 상황에서 사용하는데 제약을 주었고, 그나마 표준안도 없어 타 의료진의 데이터를 활용하기도 어렵게 만들었다.

이에 ETRI 연구진은 3D 프린팅 모델을 만드는 과정을 딥러닝으로 자동화하는 방안에 관한 표준 개발에 나섰다. 특히 의료 영상으로부터 특정 인체조직 모델을 만드는데 가장 중요한 ‘분할(Segmentation)’ 과정을 인공지능 기반으로 자동화하는 기술도 포함한 것은 중요한 성과로 꼽힌다.

연구진이 제안해 개발에 나서는 표준화 작업에는 미국 미식품의약청(FDA)과 북미영상의학회(RSNA), 의료용 디지털 영상 및 통신(DICOM)(Digital Imaging and Communications in Medicine, DICOM ) 등의 전문가들도 참여할 예정이어서 의료 및 관련 산업계에 큰 파급력을 끼칠 것으로 예상된다.

■ETRI, 2018년부터 AI와 의료3D프린터 결합한 표준화 시동

ETRI는 2018년부터 이 연구원 전종홍 책임연구원을 중심으로 연세대 심규원 교수, 서울여대 홍헬렌 교수 등과 협력하며 본 성과를 낼 수 있었다고 밝혔다. 특히, 공동 연구팀은 표준 개발과 검증을 위해 안와 뼈 영역 500세트 이상의 CT 의료 영상 학습/실험용 데이터를 개발하고, AI 기반 분할 실험 결과를 5편 이상의 국제 학회 논문으로 발표하기도 했다.
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지난해 2월, 미국 뉴욕에서 개최된 WG12(3D 프린팅과 스캐닝) 그룹 회의 모습. 왼쪽부터 ETRI 전종흥 박사, 뒷줄 왼쪽에서 세번째 연세대 심규원 교수, 앞줄에서 왼쪽 3번째 ETRI 이병남 박사.사진=ETRI

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3D 프린터를이용해 환자별 맞춤형 이식용 기기를 제작해 부착한 예시 모습.사진=심규원 교수

이와함께 ETRI는 3D 스캐닝 및 3D 프린팅용 저작/편집 도구 개발, 바이오/전자 소자 3D 프린팅 기술 개발 등의 연구 경험을 바탕으로 지난 2015년부터 3D 프린팅과 스캐닝 국제 표준화를 선도할 수 있는 위원회 신설을 위해 노력해왔다.

이를 통해 본 표준화 항목을 승인한 워킹그룹(WG)12를 2018년 8월 신설하고 국내·외 전문가들과 협력하며 의료 분야 국제 표준화를 선도하고 있다.

강신각 ETRI 표준연구본부장은 “우리나라 주도로 인공지능 기술을 결합한 융합 의료 3D 프린팅 국제 표준 개발을 선도하는 사례를 만들었다는 데 매우 큰 의미가 있다”라고 말했다.

국제 표준 워킹그룹(WG12) 의장인 이병남 ETRI 박사는 “의료 3D 프린팅 국제표준 개발을 가속화시키기 위해 WG12를 중심으로 치과, 정형외과, 의료 인공지능, 의료 영상 등 관련 국제표준화 기구와의 협력도 더욱 강화시켜 나가겠다”고 말했다.

공동연구팀은 향후 ▲‘3D 재구성(Reconstruction)’ ▲‘3D 포맷 변환(Conversion)’ 등에도 딥러닝 기술을 적용하여 왜곡과 손실 없는 정밀 자동 모델링이 가능하도록 추가 국제표준을 만들 계획이다.

ETRI는 이번 성과를 통해 국내 의료 인공지능 및 의료 3D프린팅 관련 산학연의 추가 의견들을 수렴해 기술적 문제들을 해결할 방안을 반영할 예정이라고 설명했다.


이재구 글로벌이코노믹 기자 jklee@g-enews.com